(57)【要約】【課題】電極とｐ型窒化物半導体との間のコンタクト抵抗異常による電圧異常を防止して、ｐ型窒化物半導体の歩留まりを向上させるためのｐ型窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体装置を提供する。【解決手段】ｐ型窒化物半導体の製造方法は、ｐ型不純物を含む窒化物半導体１２を準備する準備工程と、アルゴンまたは窒素の少なくともいずれか一方を含むキャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中で、７００℃以上９５０℃以下の温度で、窒化物半導体１２にアニール処理を行なうアニール処理工程と、窒化物半導体１２に電極を形成する電極形成工程とを備えている。【選択図】図３
2007299783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型不純物を含む窒化物半導体を準備する準備工程と、
アルゴンまたは窒素の少なくともいずれか一方を含むキャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中で、７００℃以上９５０℃以下のアニール温度で、前記窒化物半導体にアニール処理を行なうアニール処理工程と、
前記窒化物半導体に電極を形成する電極形成工程とを備える、ｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項２】
前記ｐ型不純物はマグネシウムである、請求項１に記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項３】
前記電極は、パラジウム、白金、およびニッケルのうちの少なくとも１つの金属を含む、請求項１または２に記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項４】
前記キャリアガスはアルゴンからなる、請求項１〜３のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項５】
前記アニール雰囲気ガス中のメタンの濃度は、５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項６】
前記アニール処理工程は、前記アニール温度で１分以上３０分以下保持する工程を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項７】
前記アニール処理工程は、前記窒化物半導体をアニール温度で保持する第１保持工程と、前記アニール温度より低い温度で保持する第２保持工程とを含み、
前記第１保持工程を実施する時間の合計は、１分以上３０分以下である、請求項１〜６のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項８】
前記アニール処理工程後に、前記窒化物半導体をフッ化水素とフッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸に１分以上２０分以下浸す洗浄工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法により製造されたｐ型窒化物半導体を備える、窒化物半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐ型窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体装置に関し、たとえば窒化物半導体素子を構成するｐ型窒化物半導体の製造方法とその製造方法を用いて製造された窒化物半導体素子などの窒化物半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上にＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長）法を用いて作製された窒化物半導体層は、ｐ型不純物をドープしても電気的に中性であり、ｐ型の電気特性を得ることができず、極めて高抵抗であった。このような高抵抗な窒化物半導体層を含んでいる、たとえば窒化物半導体レーザ素子などの素子は電流を流すことができないため、動作させることができなかった。
【０００３】
そこで、特許第２５４０７９１号公報（特許文献１）では、Ｍｇ等のｐ型不純物がドープされた高抵抗の窒化物半導体層を、実質的に水素を含まない雰囲気中で４００℃以上の温度でアニール処理し、窒化物半導体の成長時に水素原子と結合して不活性化したｐ型不純物から水素原子を解離させることにより、ｐ型の導電性を有するものとする方法が提案されている。また、上記特許文献１では、アニールの雰囲気ガスとしてアルゴン等の不活性ガスを用いることができることも提案されている。
【０００４】
また、窒化物半導体素子全体の抵抗は、主に、ｐ型窒化物半導体の抵抗（抵抗率）と、電極とｐ型窒化物半導体との間のコンタクト抵抗とによって主に決定される。これは、ｐ型の窒化物半導体の抵抗（抵抗率）はｎ型のそれと比べて非常に大きく、正孔キャリア濃度も小さいためと、窒化物半導体はワイドバンドギャップを有するため良好なオーミック特性を有するｐ電極材料が乏しいこととに起因している。これらの抵抗は、素子の駆動電圧に影響を与えるため、素子の消費電力を低減するためには、これらの抵抗を低減する必要がある。ｐ型窒化物半導体の抵抗率は、上記特許文献１に開示のアニール処理を実施することによって、Ｍｇがドープされた窒化物半導体を低抵抗な（抵抗率の低い）ｐ型の窒化物半導体とすることができる。
【特許文献１】特許第２５４０７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示のｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法では、ｐ型窒化物半導体の抵抗は低減できるものの、コンタクト抵抗に関しては不十分である。そのため、アニール処理を実施しても、たとえばコンタクト抵抗異常（コンタクト抵抗の増大）による突発的な電圧異常が発生し、ｐ型窒化物半導体の歩留まり率が低下するといった問題がある。本発明者らの実験に依れば、特にアニール雰囲気ガスがアルゴンである場合、このような電圧異常が多発しやすく、歩留まりを大きく低下させることが判明した。
【０００６】
そこで、本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電極とｐ型窒化物半導体との間のコンタクト抵抗異常による電圧異常を防止して、ｐ型窒化物半導体の歩留まりを向上させるためのｐ型窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、準備工程と、アニール処理工程と、電極形成工程とを備えている。準備工程は、ｐ型不純物を含む窒化物半導体を準備する。アニール処理工程は、アルゴンまたは窒素の少なくともいずれか一方を含むキャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中で、７００℃以上９５０℃以下のアニール温度で、窒化物半導体にアニール処理を行なう。電極形成工程は、窒化物半導体に電極を形成する。
【０００８】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、ｐ型不純物はマグネシウムである。
【０００９】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、電極は、パラジウム、白金、およびニッケルのうちの少なくとも１つの金属を含んでいる。
【００１０】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、キャリアガスはアルゴンでからなる。
【００１１】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、アニール雰囲気ガス中のメタンの濃度は、５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下である。
【００１２】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、アニール処理工程は、アニール温度で１分以上３０分以下保持する工程を含んでいる。
【００１３】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、アニール処理工程は、窒化物半導体をアニール温度で保持する第１保持工程と、アニール温度より低い温度で保持する第２保持工程とを含んでいる。第１保持工程を実施する合計の時間は、１分以上３０分以下である。
【００１４】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、アニール処理工程後に、窒化物半導体をフッ化水素とフッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸に１分以上２０分以下浸す工程をさらに備えている。
【００１５】
本発明の窒化物半導体装置は、上記ｐ型窒化物半導体の製造方法により製造されたｐ型窒化物半導体を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、メタンを含むアニール雰囲気ガス中でアニール処理工程を実施しているので、電極とｐ型窒化物半導体との間のコンタクト抵抗異常による電圧異常を防止して、ｐ型窒化物半導体の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法を示すフローチャートである。図２は、本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法により製造される窒化物半導体を示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態１におけるアニール処理装置を示す概略図である。図４は、第１のガス供給装置の概略構成図である。図５は、第２のガス供給装置の概略斜視図である。図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法について説明する。本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法は、ｐ型不純物を含む窒化物半導体を準備する準備工程（Ｓ１０）と、キャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中で、７００℃以上９５０℃以下の温度で、窒化物半導体にアニール処理を行なうアニール処理工程（Ｓ２０）と、窒化物半導体に電極を形成する電極形成工程（Ｓ３０）とを備えている。
【００１９】
詳細には、図１に示すように、まず、ｐ型不純物を含む窒化物半導体を準備する準備工程（Ｓ１０）を実施する。ｐ型不純物は、マグネシウム（Ｍｇ）であることが好ましい。Ｍｇがドープされた窒化物半導体は、良好なｐ型の特性を有するからである。
【００２０】
準備工程（Ｓ１０）では、たとえば図２に示すように、基板１１上に窒化物半導体１２を形成する。
【００２１】
基板１１は、たとえばサファイア、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｒＢ2などからなる母材だけからなるもの、またはこの母材およびその上に結晶成長により形成された窒化物半導体からなるものなどを準備する。
【００２２】
そして、たとえばＭＯＣＶＤ装置（図示せず）の内部に基板１１を配置し、窒化物半導体１２を成長させるのに適切な所定の温度まで加熱して、その温度で保持する。続いて、窒素と水素とを含むキャリアガスを用いて、ＩＩＩ族元素の原料と、ｐ型不純物を含む原料と、窒素の原料であるアンモニアガスとをＭＯＣＶＤ装置の内部に供給し、基板１１の上に窒化物半導体１２を形成する。
【００２３】
なお、窒化物半導体１２を成長させるのに適切な所定の温度とは、窒化物半導体１２がＭｇを含むＧａＮまたはＭｇを含むＡｌＧａＮである場合には、９００℃以上１１００℃以下であり、好ましくは１０００℃以上１０８０℃以下である。また、窒化物半導体１２がＭｇを含むＩｎＡｌＧａＮである場合には、適切な所定の温度は７００℃以上１０００℃以下である。また、窒化物半導体１２がＭｇを含むＩｎＧａＮである場合には、適切な所定の温度は７００℃以上９００℃以下である。適切な所定の温度で窒化物半導体１２を成長させると、窒化物半導体１２の結晶性が良好となる。
【００２４】
また、ＩＩＩ族元素の原料としては、ＴＭＧ（（ＣＨ3）3Ｇａ；トリメチルガリウム）、ＴＥＧ（（Ｃ2Ｈ5）3Ｇａ；トリエチルガリウム）、ＴＭＡ（（ＣＨ3）3Ａｌ；トリメチルアルミニウム）、ＴＥＡ（（Ｃ2Ｈ5）3Ａｌ；トリエチルアルミニウム）、ＴＭＩ（（ＣＨ3）3Ｉｎ；トリメチルインジウム）、またはＴＥＩ（（Ｃ2Ｈ5）3Ｉｎ；トリエチルインジウム）などを用いることができる。
【００２５】
また、ｐ型不純物がＭｇである場合にＭｇを含む原料としては、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）や（ＥｔＣｐ）2Ｍｇ（ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム）などを用いることができる。なお、（ＥｔＣｐ）2Ｍｇは液体であるため、固体であるＣｐ2Ｍｇに比べてＭＯＣＶＤ装置への供給量を変動させたときの応答が良く、蒸気圧を一定に保つのが容易である。そのため、供給量が生産のロット毎に異なることを容易に防止することができる点で、（ＥｔＣｐ）2Ｍｇを用いることが好ましい。
【００２６】
このようにして形成される窒化物半導体１２は、たとえばＭｇを含むＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどであり、単数の層からなるものであっても複数の層からなるものであってもよい。
【００２７】
次に、キャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中で、７００℃以上９５０℃以下の温度で、窒化物半導体にアニール処理を行なうアニール処理工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、準備工程（Ｓ１０）において、基板１１上に形成された窒化物半導体１２にアニール処理を施す。
【００２８】
アニール処理工程（Ｓ２０）では、アニール雰囲気ガスはメタンを含んでいる。メタンを含むことにより、窒化物半導体１２の表面の酸素濃度を減少するとともに、表面近傍の窒素原子が減少する窒素抜けを防止できるので、窒化物半導体１２のコンタクト抵抗異常を防止できる。なお、コンタクト抵抗異常とは、非常にコンタクト抵抗が高く、オーミック特性が得られない（ショットキー特性を示す）ことを意味する。
【００２９】
また、アニール雰囲気ガス中のメタンの濃度は、５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下とすることが好ましく、５ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下とすることがより好ましい。メタンの濃度を５ｐｐｍ以上とすることにより、コンタクト抵抗異常を防止する効果が大きい。一方、１００ｐｐｍ以下とすることにより、ｐ型窒化物半導体の抵抗率を抑制できる。５０ｐｐｍ以下とすることにより、抵抗率をより抑制できる。なお、メタンの濃度とは、アニール雰囲気ガス中に占めるメタンの割合を意味するものであり、メタンの分圧÷（メタンの分圧＋キャリアガスの分圧）で計算される。
【００３０】
アニール処理工程（Ｓ２０）で用いるキャリアガスは、アルゴンまたは窒素の少なくともいずれか一方を含み、アルゴンであることがより好ましい。キャリアガスとして窒素を用いる場合には、窒素はアルゴンよりも安価である点において好ましい。また、キャリアガスとして窒素を用いる場合には、キャリアガス中の水分濃度を１ｐｐｂ以下にすることが好ましい。水分濃度を１ｐｐｂ以下とすることによって、窒素の吸湿性から含んでいる水分を少なくして、窒化物半導体１２に通電した場合に電圧異常で窒化物半導体１２を頓死させることを防止できる。
【００３１】
アルゴンをキャリアガスとして用いる場合には、アルゴンは窒素に比べて熱伝導率が低いため、アニール雰囲気ガスは基板１１の周辺に滞留する場合であっても、アニール雰囲気ガスと基板１１との間で熱の伝導が少なくなる。そのため、キャリアガスが直接吹き付けるところと吹き付けないところとの温度差が生じにくいので、基板１１全体の温度分布に偏りを生じにくくすることができる。また、アルゴンは７００℃以上の高温下においても不活性であるため、窒化物半導体表面を化学的な反応によって変化させることがない。そのため、アニール処理工程（Ｓ２０）後の窒化物半導体１２のｐ型電気特性の面内分布の均一化を図ることができる。よって、アニール雰囲気ガスのキャリアガスとしてアルゴンを用いることがより好ましい。しかしながら、実施例１に示すように、従来、アルゴンは窒素と比較してコンタクト抵抗異常によるｐ型窒化物半導体の不良が生じやすかったため、キャリアガスとして用いることができなかった。実施の形態１では、キャリアガスとメタンとをアニール雰囲気ガスとすることにより、優れた特性のアルゴンをキャリアガスとすることを可能としている。
【００３２】
アニール温度は、７００℃以上９５０℃以下で行なわれ、好ましくは７５０℃以上８５０℃以下であり、さらに好ましくは８００℃以上８２０℃以下である。アニール温度が７００℃未満の場合、窒化物半導体１２にアニール処理を施すとコンタクト抵抗異常の抑制効果がほとんど見られない。７５０℃以上とすることによって、コンタクト抵抗異常の抑制効果を高めることができる。８００℃以上とすることによって、コンタクト抵抗異常の抑制効果をさらに高めることができる。一方、９５０℃を超えると、窒化物半導体１２に熱による損傷が生じて、その結晶性が悪化する可能性があるためである。８５０℃以下とすることによって、窒化物半導体１２の結晶性を良好にできる。８２０℃以下とすることによって、窒化物半導体１２の結晶性をさらに良好にできる。
【００３３】
また、アニール処理工程は、アニール温度で１分以上３０分以下保持する工程を含んでいることが好ましい。アニール温度で保持する時間であるアニール処理時間は、１分以上３０分以下であることが好ましく、１０分以上２５分以下であることがより好ましい。アニール時間を３０分以内とすることによって、窒化物半導体１２が熱による損傷を受けることを防止できるとともに、ｐ型の電気特性を良好にできる。アニール時間を２５分以下とすることによって、窒化物半導体１２の損傷をより防止できるとともに、電気特性をより良好にできる。一方、アニール時間を１分以上とすることによって、窒化物半導体１２にコンタクト抵抗異常の抑制効果を施すことができ、窒化物半導体１２の歩留まりを向上させることができる。また、アニール時間を１０分以上とすることによって、窒化物半導体１２の歩留まりをより向上できる。
【００３４】
また、アニール雰囲気ガスの流量は、１リットル／分以上１５リットル／分以下が好ましく、５リットル／分以上１０リットル／分以下がさらに好ましい。
【００３５】
次に、アニール処理工程（Ｓ２０）をより詳細に説明する。アニール処理工程（Ｓ２０）では、たとえば、準備工程（Ｓ１０）においてＭＯＣＶＤ装置を用いて形成した窒化物半導体１２を、図３に示すアニール処理装置４０によってアニール処理する。アニール処理装置４０は、図３に示すように、アニール炉４１と、サセプタ４２と、加熱装置４３と、アニール雰囲気ガス供給口４４と、パージガス供給口４５と、排気口４６と、真空装置４７とを備える。加熱装置４３は、ヒーター加熱装置、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ‐Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；高周波）加熱装置、またはランプ加熱装置などを用いることができる。実施の形態１では、昇温および降温速度を速くすることができ、アニール処理に必要な時間を短縮させることができるため、ランプ加熱装置を用いている。なお、パージガス供給口４５は、アニール雰囲気ガス供給口４４で兼用できる場合は省略できる。
【００３６】
アニール処理装置４０によってアニール処理工程（Ｓ２０）を実施する方法は、たとえば、基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出してアニール処理装置４０にセットする工程（Ｓ２１）と、真空置換工程（Ｓ２２）と、昇温する工程（Ｓ２３）と、アニール処理を施す工程（Ｓ２４）と、降温する工程（Ｓ２５）とを備えている。
【００３７】
具体的には、まず、準備工程（Ｓ１０）においてＭＯＣＶＤ装置で窒化物半導体１２を形成した基板１１を、アニール処理装置４０のサセプタ４２にセットする工程（Ｓ２１）を実施する。
【００３８】
次に、真空装置４７を用いてアニール炉４１の内部を真空引きし、続いてアニール雰囲気ガス供給口４４からアニール雰囲気ガスを供給して、真空置換工程（Ｓ２２）を行なう。ここで、真空引きとは、真空装置４７を用いてアニール炉４１の内部の気体を排気することによりアニール炉４１の内部を略常圧から１０Ｔｏｒｒ以下に減圧することを意味する。
【００３９】
なお、真空置換工程（Ｓ２２）は省略することもできるが、次に挙げる利点を有する点で実施することが好ましい。アニール雰囲気ガス中のメタンの濃度は低いため、真空置換工程を実施せずにアニール雰囲気ガスを流すと、真空置換工程（Ｓ２２）前にアニール炉４１の内部に存在していた気体がメタンよりも高い濃度で残り、アニール炉４１の内部を完全にアニール雰囲気ガスだけで満たすことができない。またアニール炉４１の内部でメタンの濃度に偏りが生じることとなる。しかし、真空置換工程（Ｓ２２）を実施することにより、アニール炉内部に存在していた気体を排気してからアニール雰囲気ガスでパージし、アニール炉４１の内部をアニール雰囲気ガスで完全に置換することができる。そのため、アニール炉４１の内部でのメタンの濃度をほぼ均一とすることができる。実施の形態１におけるアニール処理工程（Ｓ２０）を実施することによって、窒化物半導体１２のコンタクト抵抗異常の低減を偏りなく窒化物半導体１２全体に均一にできるため、基板１１を切り出して作製する窒化物半導体１２ごとに、電極を形成した時のコンタクト抵抗異常の抑制効果のばらつきが生じず、歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
そして、真空置換工程（Ｓ２２）を実施した後、アニール雰囲気ガス供給口４４からアニール雰囲気ガスを１リットル／分以上１５リットル／分以下の流量で流しながら、加熱装置４３を用いてアニール炉４１の内部を７００℃以上９５０℃以下の温度範囲のアニール温度まで昇温させる工程（Ｓ２３）を実施する。
【００４１】
そして、昇温させる工程（Ｓ２３）を実施した後、アニール雰囲気ガスを流しながら、アニール炉４１の内部を所定の時間（以下、アニール時間とする）、７００℃以上９５０℃以下のアニール温度で保持してアニール処理を施す工程（Ｓ２４）を実施する。アニール時間は、１分以上３０分以下とする。アニール処理を施す工程（Ｓ２４）において、コンタクト抵抗異常を抑制するとともに、窒化物半導体１２を熱的に安定なｐ型窒化物半導体にすることが同時に達成される。
【００４２】
そして、アニール処理を施す工程（Ｓ２４）の後、アニール炉４１の内部をアニール温度から降温する工程（Ｓ２５）を実施する。この降温する工程（Ｓ２５）では、アニール処理を施す工程（Ｓ２４）でアニール時間が経過した後、加熱装置４３の出力を停止し、冷却ガスとして窒素またはアニール雰囲気ガスをアニール炉４１の内部に流しながらアニール炉４１の内部の温度をアニール温度から降温させる。冷却ガスの流量は、１リットル／分以上３０リットル／分以下が好ましい。また、冷却ガスの流量は、アニール処理を施す工程（Ｓ２４）時のアニール雰囲気ガスの流量以上が好ましく、アニール処理を施す工程（Ｓ２４）時のアニール雰囲気ガスの流量の１．２倍以上２倍程度以下がより好ましい。冷却ガスの流量を１リットル／分以上またはアニール処理を施す工程（Ｓ２４）時のアニール雰囲気ガスの流量以上とすることによって、アニール炉４１の内部をより速く降温させることができ、基板１１の窒化物半導体１２への熱的な損傷を抑制し、またアニール処理工程（Ｓ２０）の時間を短縮することができる。アニール処理工程（Ｓ２４）時のアニール雰囲気ガスの流量の１．２倍以上とすることによって、アニール処理工程（Ｓ２０）の時間をより短縮することができる。
【００４３】
冷却ガスは、特に限定されず、たとえば空気、窒素、およびアニール雰囲気ガスなどを用いることができるが、窒素またはアニール雰囲気ガスを用いることが好ましい。冷却ガスとして窒素を用いる場合にはパージガス供給口４５から供給し、冷却ガスとしてアニール雰囲気ガスを用いる場合にはアニール雰囲気ガス供給口４４から供給する。冷却ガスとして窒素を用いると、窒素はアルゴンよりも熱伝導率が高いため、アルゴンよりも早くアニール炉４１の内部の温度を降温させることができるので、基板１１上に形成された窒化物半導体１２への熱的な損傷をより抑制することができ、アニール処理工程（Ｓ２０）に要する時間をより短縮することができる。
【００４４】
冷却ガスとしてアニール雰囲気ガスを用いる場合には、アニール温度から常温までアニール雰囲気ガスを流しながら降温する。また、アニール炉４１の内部の温度が約４００℃となるまではアニール雰囲気ガス中のメタンによる効果が持続するため、アニール温度から約４００℃まではアニール雰囲気ガスを流し、約４００℃から常温までは窒素を流しながら降温することが、コスト低減の観点から好ましい。
【００４５】
次に、アニール雰囲気ガスのアニール処理装置４０への供給方法について説明する。アニール雰囲気ガスは、たとえば図４に示す第１のガス供給装置５０を用いて、アニール雰囲気ガス供給口４４からアニール処理装置４０に供給することができる。図４に示すように、第１のガス供給装置５０は、ガスボンベ５１と配管５３と流量制御装置５５とを備えている。ガスボンベ５１とアニール雰囲気ガス供給口４４とは、配管５３によって接続され、配管５３の途中には流量制御装置５５が設けられている。ガスボンベ５１には、キャリアガスとメタンとが所定の濃度（好ましくは５ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ）で混合されたアニール雰囲気ガスが貯蔵されている。ガスボンベ５１から供給されるアニール雰囲気ガスは配管５３から流量制御装置５５により所定の流量でアニール雰囲気ガス供給口４４へ供給される。
【００４６】
第１のガス供給装置５０を用いることによって、アニール炉４１内でのアニール雰囲気ガス中のメタンからなる有機化合物の濃度を常に一定に保つことができる。そのため、生産ロット間での窒化物半導体１２のコンタクト抵抗異常の抑制効果のばらつきを抑えることが可能である。第１のガス供給装置５０を用いることにより、アニール雰囲気中のメタン濃度を一定に保つことができるので、アニール雰囲気ガス中のメタンの濃度を低くかつ好適な濃度範囲に保持できる。
【００４７】
また、アニール雰囲気ガスは、たとえば図５に示す第２のガス供給装置６０を用いて、アニール雰囲気ガス供給口４４からアニール処理装置４０に供給することができる。第２のガス供給装置６０は、キャリアガスを貯蔵する第１のガスボンベ６１と、メタンを貯蔵する第２のガスボンベ６２と、配管６３と、２個の流量制御装置６５，６６とを備える。配管６３は、主管６３ａおよび枝管６３ｂからなり、主管６３ａの一端はアニール雰囲気ガス供給口４４に、他端は第１のガスボンベ６１に接続されている。また、枝管６３ｂの一端は主管６３ａに、他端は第２のガスボンベ６２に接続されている。また、主管６３ａにおいて、第１のガスボンベ６１と、枝管６３ｂとの接続部６３ｃとの間には流量制御装置６５が、枝管６３ｂにおいて第２のガスボンベ６２と、主管６３ａとの接続部６３ｃとの間には流量制御装置６６が設けられている。
【００４８】
第２のガス供給装置６０は、アニール雰囲気ガス供給口４４の手前、すなわち主管６３ａと枝管６３ｂとの接続部６３ｃで、第１のガスボンベ６１から供給されるキャリアガスと第２のガスボンベ６２から供給されるメタンとを混合してアニール雰囲気ガスを調製し、アニール処理装置４０に供給している。実施の形態１では、メタンの流量はキャリアガスの流量と比べて極めて少ないので、アニール雰囲気ガス供給口４４に向けて確実に所望の濃度のアニール雰囲気ガスを供給するために、枝管６３ｂからキャリアガスの流れる主管６３ａに供給される。
【００４９】
第２のガス供給装置６０を用いることによって、キャリアガスおよびメタンの流量はそれぞれ流量制御装置６５，６６によって独立して制御できるため、アニール雰囲気ガスの流量およびアニール雰囲気ガス中のメタンの濃度を随時、任意に設定することができる。また、第２のガスボンベ６２からのキャリアガスの供給を停止し、第１のガスボンベ６１からのみキャリアガスを供給すれば、このキャリアガスをパージガスとして用いることができるため、パージガス供給口４５をアニール雰囲気ガス供給口４４で代用することができる。
【００５０】
次に、窒化物半導体１２に電極を形成する電極形成工程（Ｓ３０）を実施する。電極は、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、およびニッケル（Ｎｉ）のうちの少なくとも１つの金属を含んでいることが好ましい。これらの電極材料を選択することにより、良好なコンタクト抵抗を得られる。
【００５１】
電極を形成する方法は特に限定されないが、たとえば蒸着法として、ＥＢ蒸着法やスパッタ法などを用いることができる。
【００５２】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ３０）を実施することにより、コンタクト抵抗が低減されたｐ型窒化物半導体を製造できる。そして、このｐ型窒化物半導体を備える窒化物半導体装置を製造できる。
【００５３】
以上説明したように、本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、ｐ型不純物を含む窒化物半導体１２を準備する準備工程（Ｓ１０）と、アルゴンまたは窒素の少なくともいずれか一方を含むキャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中で、７００℃以上９５０℃以下のアニール温度で、窒化物半導体１２にアニール処理を行なうアニール処理工程（Ｓ２０）と、窒化物半導体１２に電極を形成する電極形成工程（Ｓ３０）とを備えている。アニール雰囲気ガスにメタンを含むことにより、アニール処理工程（Ｓ２０）で窒化物半導体表面の酸素濃度の増大および窒素抜けを防止できる。そのため、電極と窒化物半導体との間のコンタクト抵抗異常を防止できるので、突発的に発生するｐ型窒化物半導体の電圧異常を抑制できる。また、キャリアガスに窒素またはアルゴンの少なくともいずれか一方を含むことにより、アニール処理工程（Ｓ２０）でｐ型窒化物半導体を熱的により安定させることができる。よって、ｐ型窒化物半導体の歩留まりを向上させることができるとともに、ｐ型窒化物半導体の信頼性を向上できる。
【００５４】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、ｐ型不純物はマグネシウムである。これにより、優れた特性のｐ型窒化物半導体を製造できる。
【００５５】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、電極は、パラジウム、白金、およびニッケルのうちの少なくとも１つの金属を含んでいる。これにより、コンタクト抵抗をさらに低減できるｐ型窒化物半導体を製造できる。
【００５６】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、キャリアガスはアルゴンからなる。これにより、アニール処理工程（Ｓ２０）後の窒化物半導体１２のｐ型電気特性の面内分布の均一化を図ることができる。
【００５７】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、アニール雰囲気ガス中のメタンの濃度は、５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下である。５ｐｐｍ以上とすることによって、
コンタクト抵抗異常を防止する効果が大きい１００ｐｐｍ以下とすることによって、ｐ型窒化物半導体の抵抗率を抑制できる。
【００５８】
上記ｐ型窒化物半導体の製造方法において好ましくは、アニール処理工程（Ｓ２０）は、アニール温度で１分以上３０分以下保持する工程を含んでいる。アニール時間を１分以上とすることによって、窒化物半導体１２にコンタクト抵抗異常の抑制効果を施すことができ、ｐ型窒化物半導体の歩留まりを向上させることができる。アニール時間を３０分以内とすることによって、窒化物半導体１２が熱による損傷を受けることを防止できるとともに、ｐ型の電気特性を良好にできる。
【００５９】
本発明の窒化物半導体装置は、上記ｐ型窒化物半導体の製造方法により製造されたｐ型窒化物半導体を備えている。実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法は、コンタクト抵抗を減少できるｐ型窒化物半導体を製造できるため、このようなｐ型不純物を含む窒化物半導体を備えた半導体装置の駆動電圧（消費電力）を低減することができる。これにより、窒化物半導体装置を小型化し、長時間駆動を可能とすることができる。
【００６０】
（実施の形態２）
実施の形態２のｐ型窒化物半導体の製造方法は、基本的には実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法と同様の構成を備えているが、アニール処理工程（Ｓ２０）で用いるアニール処理装置の加熱装置がランプ加熱方式のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置を用いた点およびアニール処理を施す工程（Ｓ２４）が異なる点においてのみ異なる。
【００６１】
実施の形態２では、図３に示すアニール処理装置４０において、加熱装置４３としてＲＴＡ装置を用いている。ＲＴＡ装置は昇降温速度が速く、アニール処理工程（Ｓ２０）の昇温および降温にかかる時間を短くすることができる。また、ＲＴＡ装置を用いることにより、窒化物半導体１２への熱による損傷を考慮して、熱による結晶性の悪化が問題にならない程度の短時間で、かつコンタクト抵抗を効果的に低減できる高温で、アニール処理を施す工程（Ｓ２４）を繰り返し実施することができる。
【００６２】
実施の形態２におけるアニール処理工程（Ｓ２０）は、窒化物半導体をアニール温度で保持する第１保持工程と、アニール温度より低い温度で保持する第２保持工程とを含み、第１保持工程を実施する時間の合計は、１分以上３０分以下としている。なお、実施形態の形態２におけるアニール処理工程（Ｓ２０）のアニール処理を施す工程（Ｓ２４）では、アニール温度は、７００℃以上９５０℃以下、好ましくは７５０℃以上８５０℃以下である。なお、第２保持工程は、第１保持工程より低い温度であれば一定の温度でなくてもよいが、たとえば６００℃〜３００℃まで冷却して保持することが好ましい。
【００６３】
たとえば、アニール温度で２分間保持し、アニール温度以下に冷却して３分間保持する工程を５回繰り返した場合、アニール温度に保持された時間の合計は２分×５回＝１０分であり、１分以上３０分以下の範囲内である。このように、アニール処理工程（Ｓ２０）を、アニール温度で保持する第１保持工程と、アニール温度以下へ冷却する第２保持工程とを繰り返すものとすることにより、アニール温度で連続的に保持するよりも窒化物半導体１２の熱による損傷を低減させることができる。ただし、実施の形態２において、第１保持工程と第２保持工程とを複数回繰り返してもよいし、１回だけとしてもよい。
【００６４】
また、実施の形態１および実施の形態２では、窒化物半導体１２を形成した後、基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出してアニール処理装置４０でアニール処理を行なっているが、特にこれに限定されない。たとえば、準備工程（Ｓ１０）で基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出さずに、ＭＯＣＶＤ装置内で引き続きアニール処理工程（Ｓ２０）を行なってもよい。
【００６５】
以上説明したように、本発明の実施の形態２におけるｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、アニール処理工程（Ｓ２０）は、窒化物半導体をアニール温度で保持する第１保持工程と、アニール温度より低い温度で保持する第２保持工程とを含み、第１保持工程を実施する時間の合計は、１分以上３０分以下である。これにより、アニール処理工程（Ｓ２０）において熱による損傷を窒化物半導体１２が受けにくくなる。そのため、製造されるｐ型窒化物半導体のｐ型の特性がより良好にできる。
【００６６】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるｐ型窒化物半導体の製造方法を示すフローチャートである。図６を参照して、本発明の実施の形態３におけるｐ型窒化物半導体の製造方法について説明する。実施の形態３のｐ型窒化物半導体の製造方法は、基本的には実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法と同様の構成を備えているが、洗浄工程を備えている点においてのみ、実施の形態１のｐ型窒化物半導体の製造方法と異なる。
【００６７】
詳細には、図６に示すように、アニール処理工程（Ｓ２０）と電極形成工程（Ｓ３０）との間に、さらに、ｐ型不純物を含む窒化物半導体１２を、フッ化水素とフッ化アンモニウムを含むバッファードフッ酸に、１分以上２０分以下の時間浸す洗浄工程（Ｓ４０）をさらに備えている。
【００６８】
バッファードフッ酸で洗浄する時間は１分以上２０分以下が好ましく、１分以上５分以下であることがより好ましい。洗浄時間を１分以上とすることによって、アニール雰囲気ガスのメタンにより発生する窒化物半導体表面の炭素を除去できる。一方、洗浄時間を２０分以上行なっても窒化物半導体１２表面の炭素除去の効果があまり変らないため、プロセス時間の短縮という観点から２０分以下が好ましい。５分以下とすることによって、プロセス時間をより短縮できる。
【００６９】
バッファードフッ酸中の約４０ｗｔ％のフッ化アンモニウムに対する約５０ｗｔ％のフッ化水素の比は、１０以上１００以下が好ましい。この範囲で混合されたバッファードフッ酸を用いることによって、窒化物半導体１２表面の炭素除去の効果を効率的に得ることができる。
【００７０】
また、洗浄工程（Ｓ４０）は、バッファードフッ酸で洗浄する前に純水やアルコールなどで洗浄を実施するプレ洗浄工程を含んでいてもよい。また、洗浄工程（Ｓ４０）は、バッファードフッ酸で洗浄した後に純水などで洗浄を実施するリンス工程を含んでいてもよい。また、プレ洗浄工程およびリンス工程の際に、超音波を印加して行なってもよい。
【００７１】
以上説明したように、本発明の実施の形態３におけるｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、アニール処理工程（Ｓ２０）後に、窒化物半導体１２をフッ化水素とフッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸に１分以上２０分以下浸す洗浄工程（Ｓ４０）をさらに備えている。キャリアガスにメタンを含む雰囲気でアニール処理工程（Ｓ２０）を実施すると、窒化物半導体１２表面に存在する酸素を除去することができるが、その一方で、炭素による表面の汚染が生じる場合がある。メタンを含むアニール雰囲気ガス中でアニール処理工程（Ｓ２０）を実施すると、メタンを含まないアニール雰囲気ガス中でアニール処理したものと比較して、窒化物半導体１２表面の炭素濃度は３割程度増加していた。実施の形態３では、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとを含むバッファードフッ酸で洗浄を行なう洗浄工程（Ｓ３０）を実施することにより、窒化物半導体１２表面に付着した炭素濃度を低減することができるとともに、酸素濃度もさらに低減できる。
【００７２】
[実施例]
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７３】
（実施例１）
実施例１では、準備工程（Ｓ１０）として、Ｍｇが添加されたＧａＮである窒化物半導体を準備した。そして、アニール処理工程（Ｓ２０）では、窒化物半導体について、キャリアガスであるアルゴンと、１０ｐｐｍのメタンとからなるアニール雰囲気ガス中で、アニール温度を８００℃、アニール時間を１５分として実施した。なお、メタンの濃度とは、アニール雰囲気ガス中に占めるメタンの割合を意味するものであり、メタンの分圧÷（メタンの分圧＋キャリアガスの分圧）で計算される。実施例１では、簡易的に各々のガスの流量比を基準にして、アニール雰囲気ガス中のメタンが所定の濃度となるように混合した。次に、電極形成工程（Ｓ３０）として、窒化物半導体の表面にＰｄ、Ｍｏ、Ａｕの順序で蒸着を行なって電極を形成した。これにより、実施例１のｐ型窒化物半導体を得た。
【００７４】
（比較例１）
比較例１は、基本的には実施例１と同様であるが、アニール処理工程（Ｓ２０）においてアニール雰囲気ガスをキャリアガスであるアルゴンのみを用いた点においてのみ異なる。
【００７５】
（測定方法）
実施例１および比較例１のｐ型窒化物半導体について、コンタクト抵抗および抵抗率を測定した。コンタクト抵抗は、ＴＬＭ法（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｉｎｅ  Ｍｏｄｅｌ）を用いて評価した。また、抵抗率はホール素子を用いて評価した。
【００７６】
（測定結果）
アルゴン雰囲気でアニール処理工程を実施した比較例１のｐ型窒化物半導体のコンタクト抵抗は、正常なもので評価した結果、２００ｋΩ〜５００ｋΩであった。一方、アルゴンとメタンとからなるアニール雰囲気ガスでアニール処理工程（Ｓ２０）を行なった実施例１のｐ型窒化物半導体のコンタクト抵抗は、１５０ｋΩ以下となった。なお、コンタクト抵抗異常が生じると、コンタクト抵抗は１ＭΩ以上になった。また、キャリアガスがアルゴンの場合に限らず、キャリアガスとして窒素などを用いてアニール処理工程（Ｓ２０）を実施したｐ型窒化物半導体の場合でも同様にコンタクト抵抗は高かった。
【００７７】
また、実施例１のｐ型窒化物半導体の抵抗率は約２．０Ωｃｍであったのに対して、比較例１のｐ型窒化物半導体の抵抗率は約２．２Ωｃｍであった。
【００７８】
以上説明したように、キャリアガスにメタンを添加してアニール処理工程（Ｓ２０）を実施すると、コンタクト抵抗および抵抗率を低減できることが確認できた。
【００７９】
次に、実施例１および比較例１のｐ型窒化物半導体の製造方法において、アニール処理工程（Ｓ２０）実施後の窒化物半導体（試料１および試料２）の表面に付着している酸素濃度、およびその表面近傍の窒素とガリウムとの化学量論比（窒素の濃度÷ガリウムの濃度）について、オージェ電子分光測定（ＡＥＳ測定）を行なった。また、アニール処理工程（Ｓ２０）を実施しなかった窒化物半導体（試料３）の表面に付着している酸素濃度およびその表面近傍の化学量論比についても同様に測定した。その結果を表１に示す。なお、表１において、実施例１および比較例１のｐ型窒化物半導体の製造方法におけるアニール処理工程後の窒化物半導体を、それぞれ試料１、および試料２とし、アニール処理工程（Ｓ２０）を実施しなかった窒化物半導体を試料３とした。
【００８０】
【表１】
2007299783.tif 000003
【００８１】
（測定結果）
表１に示すように、アニール処理工程（Ｓ２０）を実施しなかった試料３の窒化物半導体の酸素濃度は４．３％であったが、アルゴン雰囲気中でアニール処理工程を実施した試料２の窒化物半導体の酸素濃度は２１．４％まで上昇した。アルゴンとメタンとからなるアニール雰囲気ガスでアニール処理工程（Ｓ２０）を実施した試料１の酸素濃度は１７．５％であり、アルゴンのみでアニール処理した試料２の窒化物半導体と比較して、窒化物半導体表面での酸素濃度を低下できることがわかった。
【００８２】
酸素濃度の測定の結果から、窒化物半導体が結晶成長される工程で酸素が不純物として結晶中に取り込まれるなどして、アニール処理工程（Ｓ２０）を実施する際に酸素が表面に析出したことがわかった。このことから、突発的に発生するコンタクト抵抗異常（電圧異常）によるｐ型窒化物半導体の不良は、窒化物半導体表面での酸素濃度がアニール処理ごとに微妙に異なり、ある閾値を超えると、コンタクト抵抗異常（コンタクト抵抗の増大）を引き起こしていたものと考えられる。したがって、コンタクト抵抗異常の原因は、ｐ型窒化物半導体の表面に存在す酸素または酸化物が原因であることを見出すことができた。
【００８３】
なお、試料２では、アニール処理工程でキャリアガスとしてアルゴンを用いたが、アルゴン以外の窒素などのガスをキャリアガスとしてアニール処理を実施する場合も、アルゴンをキャリアガスとして用いた場合と同様に酸素濃度は上昇した。ただし、窒素雰囲気中でアニール処理をする場合の酸素濃度の上昇割合は、アルゴン雰囲気中でアニール処理をする場合の酸素濃度の上昇割合に比べて小さかった。
【００８４】
また、表１に示すように、アルゴンとメタンとからなるアニール雰囲気ガス中でアニール処理を実施した試料１の窒化物半導体の表面近傍に存在している窒素とガリウムとの割合（化学量論比）は、理想的な１に近づくことがわかった。一方、アルゴン雰囲気中のみでアニール処理を実施した試料２は、理論値である１から大きくずれることがわかった。
【００８５】
化学量論比の測定結果から、ｐ型窒化物半導体の表面近傍において窒素が減少することは窒素抜けを意味し、このような欠陥はｐ型の電気特性を悪化させるので、コンタクト抵抗異常の原因は、窒素抜けが原因であることも見出すことができた。
【００８６】
なお、アルゴン以外の窒素などのガスをキャリアガスとしてアニール処理を実施する場合も、アルゴンをキャリアガスとして用いた場合と同様に化学量論比は、１からずれてしまう。ただし、窒素雰囲気中でアニール処理をする場合には、アルゴン雰囲気でアニール処理をする場合よりも化学量論比のずれは小さい。
【００８７】
以上説明したように、コンタクト抵抗異常またはコンタクト抵抗の増大は、アニール処理工程を実施したことによる窒化物半導体の表面での酸素濃度の増大および窒素抜けが主な原因であると本願発明者らは鋭意研究の結果、見出した。そして、キャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中でアニール処理をすることにより、酸素濃度の減少および窒素抜けを防止できることを確認できた。すなわち、窒化物半導体表面での酸素濃度の増大および窒素抜けを防止することによりコンタクト抵抗異常によるｐ型窒化物半導体の不良率を低減することができるとともに、抵抗率も減少できることが確認できた。
【００８８】
（実施例２）
実施例２は、本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法にしたがって、図７に示す窒化物半導体レーザ素子を製造した。以下、詳細に説明する。なお、図７は、実施例２における窒化物半導体レーザ素子の概略構成図である。
【００８９】
まず、ｐ型不純物を含む窒化物半導体を準備する準備工程（Ｓ１０）を実施した。具体的には、ＭＯＣＶＤ装置の内部にｎ型ＧａＮ基板２１を配置し、１０５０℃まで加熱して、保持した。その状態で、ｎ型不純物の原料であるＳｉＨ4と、ＩＩＩ族元素の原料であるＴＭＧと、Ｖ族元素の窒素の原料であるアンモニアガスとを加え、ＭＯＣＶＤ装置の内部に供給し、ｎ型ＧａＮ基板２１上に厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層３１を下地層として形成した。このｎ型ＧａＮ層３１は、ｎ型ＧａＮ基板２１の表面モフォロジーの改善と研磨によるｎ型ＧａＮ基板２１の表面に残留した応力歪みを緩和させてエピタキシャル成長にふさわしい最表面を形成するために積層した。
【００９０】
次に、ＩＩＩ族元素のＡｌの原料としてＴＭＡを用いて、厚さ２．３μｍ、Ｓｉ不純物濃度が５×１０17個／ｃｍ3の第１のｎ型Ａｌ0.062Ｇａ0.938Ｎクラッド層３２ａ、厚さ０．１５μｍ、Ｓｉ不純物濃度が５×１０17個／ｃｍ3の第２のｎ型Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｎクラッド層３２ｂ、および厚さ０．１μｍ、Ｓｉ不純物濃度が５×１０17個／ｃｍ3の第３のｎ型Ａｌ0.062Ｇａ0.938Ｎクラッド層３２ｃを積層して、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２を形成した。続いて、厚さ０．１μｍ、Ｓｉ不純物濃度が３×１０17個／ｃｍ3のｎ型ＧａＮ光ガイド層３３を形成した。
【００９１】
ｎ型ＧａＮ光ガイド層３３を形成した後、ｎ型ＧａＮ基板２１の温度を８００℃に下げ、３周期の周期構造の多重量子井戸構造を有する発光層３４を形成した。なお、発光層３４は、ｎ型ＧａＮ基板２１側から順に、厚さ２０ｎｍのアンドープのＩｎ0.003Ｇａ0.997Ｎ障壁層、厚さ４ｎｍのアンドープのＩｎ0.09Ｇａ0.91Ｎ井戸層、厚さ８ｎｍのアンドープのＩｎ0.003Ｇａ0.997Ｎ障壁層、厚さ４ｎｍのアンドープのＩｎ0.09Ｇａ0.91Ｎ井戸層、厚さ８ｎｍのアンドープのＩｎ0.003Ｇａ0.997Ｎ障壁層、厚さ４ｎｍのアンドープのＩｎ0.09Ｇａ0.91Ｎ井戸層とした。
【００９２】
発光層３４を形成した後、厚さ７０ｎｍの中間層３５を形成した。中間層３５は、厚さ２０ｎｍのアンドープのＩｎ0.003Ｇａ0.997Ｎ層、厚さ１０ｎｍのＳｉがドープされたＳｉ不純物濃度が約７×１０17個／ｃｍ3のＧａＮ層と、厚さ４０ｎｍのアンドープＧａＮ層がこの順序で成長された層である。
【００９３】
次に、ｎ型ＧａＮ基板２１の温度を再び１０５０℃まで昇温して、ｐ型不純物が添加された厚さ２０ｎｍのＡｌＧａＮからなるキャリアブロック層３６、ｐ型不純物が添加された厚さ２０ｎｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層３７、ｐ型不純物が添加された厚さ０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８、およびｐ型不純物が添加された厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層３９を順次形成した。
【００９４】
ここでキャリアブロック層３６のＡｌ組成比は３０％、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成比は５．５％とした。また、キャリアブロック層３６、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８、およびｐ型ＧａＮコンタクト層３９は、ｐ型不純物として（ＥｔＣｐ）２Ｍｇを原料として、Ｍｇを添加した。
【００９５】
その後、ｐ型ＧａＮコンタクト層３９を成長させた。これにより、ｐ型不純物を含む窒化物半導体を準備した。
【００９６】
次に、キャリアガスとメタンとを含むアニール雰囲気ガス中で、７００℃以上９５０℃以下のアニール温度で、窒化物半導体にアニール処理を行なうアニール処理工程（Ｓ２０）を実施した。具体的には、準備工程（Ｓ１０）で準備された窒化物半導体をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、図３に示すアニール処理装置でアニール処理を行なった。アニール雰囲気ガスの供給形態としては図４に示す第１のガス供給装置５０を用いた。
【００９７】
詳細には、まず、ｎ型ＧａＮ基板２１をアニール処理装置４０のサセプタ４２にセットした。次に、アニール炉４１の内部を真空装置４７で５分間真空引きを行なった。次に、アニール雰囲気ガス供給口４４からアニール雰囲気ガスを供給した。実施例２で用いたアニール雰囲気ガスは、アルゴンとメタンとを含む混合ガスであって、メタンの濃度は５ｐｐｍとした。
【００９８】
次に、アニール炉４１の内部にアニール雰囲気ガスを５リットル／分で流しながら、加熱装置４３を用いてアニール炉４１の内部を常温からアニール温度の８００℃まで昇温させた。続いて、アニール炉４１の内部を８００℃で１０分間保持した。１０分間のアニール時間の経過後、加熱装置４３の出力を停止するとともに、アニール雰囲気ガスの流量を１０リットル／分に増加させ、アニール炉４１の内部を４００℃まで降温させた。
【００９９】
次に、窒化物半導体にｎ電極を形成した。具体的には、アニール処理工程（Ｓ２０）を終えた後、ｎ電極２４として、ｎ型ＧａＮ基板２１の窒化物半導体層３０が形成された側とは反対側の面に、ｎ電極２４として、Ｈｆ（ハフニウム）、Ａｌの順序（Ｈｆ／Ａｌ）で形成した。そして、ｎ電極２４にｎ型電極パッドとしてＡｕを蒸着した。
【０１００】
次に、窒化物半導体に電極を形成する電極形成工程（Ｓ３０）を実施した。具体的には、窒化物半導体層３０上のｐ電極２３を形成する部分をストライプ状にエッチングし、リッジストライプ部を形成した。リッジストライプ部の幅は１．６μｍとした。その後、厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２誘電体膜２２をｐ型ＧａＮコンタクト層３９上に蒸着し、ｐ型ＧａＮコンタクト層３９を露出させた。そして、Ｐｄ、Ｍｏ、およびＡｕの順序で蒸着してｐ電極２３を形成した。Ｐｄ、Ｍｏ、およびＡｕのそれぞれの厚さは１５ｎｍ、１５ｎｍ、および２００ｎｍとした。
【０１０１】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ３０）を実施することにより、図７に示す窒化物半導体レーザ素子２０を製造した。窒化物半導体レーザ素子２０は、（０００１）面ｎ型ＧａＮ基板２１と、ｎ型ＧａＮ層３１と、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２と、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３３と、発光層３４と、中間層３５と、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャリアブロック層３６と、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３７と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８と、ｐ型ＧａＮコンタクト層３９と、ＳｉＯ２誘電体膜２２と、本発明の電極であるｐ電極２３と、ｎ電極２４とを備えている。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２は、ｎ型ＧａＮ基板２１側から順に第１のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２ａ、第２のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２ｂ、および第３のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２ｃで構成されている。また、ｎ型ＧａＮ層３１、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３３、発光層３４、中間層３５、ｐ型ＡｌＧａＮからなるキャリアブロック層３６、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８およびｐ型ＧａＮコンタクト層３９をまとめて窒化物半導体層３０としている。
【０１０２】
このようにして得られた窒化物半導体レーザ素子２０のコンタクト抵抗異常による素子不良率は、約１０％未満であった。以上説明したように、実施例２（実施の形態１）におけるｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、電極とｐ型窒化物半導体との間のコンタクト抵抗異常による電圧異常を防止して、ｐ型窒化物半導体の歩留まりを向上できることが確認できた。
【０１０３】
なお、キャリアブロック層３６のＡｌ組成比は３０％としたが、１０％以上３５％以下で調整可能である。また、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２とｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８のＡｌ組成比は、その他のＡｌ組成比を選択しても構わないし、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８の替わりに、ＭｇドープＧａＮ／ＭｇドープＡｌＧａＮからなる超格子を用いてもよい。また、実施例２では、ｎ電極２４およびｐ電極２３を形成する前にアニール処理工程（Ｓ２０）をしたが、これらの電極の形成後にアニール処理工程（Ｓ２０）をしてもよい。また、ｐ電極２３は、実施例２ではＰｄを用いたが、Ｐｄの代わりにＰｔまたはＮｉを用いてもよい。また、ｎ電極２４の材料としては、Ｈｆ／Ａｌの他に、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｍｏ、またはＨｆ／Ａｕ等を用いてもよい。
【０１０４】
（実施例３）
実施例３では、本発明の実施の形態２におけるｐ型窒化物半導体の製造方法にしたがって、窒化物半導体レーザ素子を製造した。実施例３の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、基本的には実施例２と同様の構成を備えているが、アニール処理工程（Ｓ２０）においてのみ異なる。
【０１０５】
実施例３では、図３示すアニール処理装置４０の加熱装置４３としてランプ加熱方式のＲＴＡ装置を用いた。具体的には、実施例３と同様に窒化物半導体層３０が形成されたｎ型ＧａＮ基板２１をアニール処理装置４０のサセプタ４２にセットした。次に、アニール炉４１の内部を真空装置４７で５分間真空引きを行なった。次に、アニール雰囲気ガス供給口４４からアニール雰囲気ガスを供給した。実施例３で用いたアニール雰囲気ガスは、窒素とメタンとを含む混合ガスであって、メタンの濃度は１００ｐｐｍとした。
【０１０６】
次に、アニール雰囲気ガスを５リットル／分で流しながら、アニール炉４１の内部を加熱装置４３であるＲＴＡ装置のランプを用いて、常温からアニール温度の９２０℃まで１分で到達させた。続いて、アニール炉４１の内部を９２０℃で１分間保持し、加熱装置４３の出力を停止させて約６０秒で６００℃まで冷却した。この一連の工程を５回繰り返したのち、アニール雰囲気ガスの流量を１０リットル／分に増加させ、アニール炉４１の内部を４００℃まで降温させた。
【０１０７】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ３０）を実施することにより、実施例３の窒化物半導体レーザ素子を製造した。実施例３の窒化物半導体レーザ素子は、図７に示す実施例２の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を備えていた。
【０１０８】
このようにして得られた窒化物半導体レーザ素子のコンタクト抵抗異常による素子不良率は、約８％未満であった。以上説明したように、実施例３（実施の形態２）におけるｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、電極とｐ型窒化物半導体との間のコンタクト抵抗異常による電圧異常を防止して、素子の歩留まりを向上できることが確認できた。
【０１０９】
（実施例４）
実施例４では、本発明の実施の形態３におけるｐ型窒化物半導体の製造方法にしたがって、窒化物半導体レーザ素子を製造した。実施例４の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、基本的には実施例２と同様の構成を備えているが、洗浄工程（Ｓ４０）をさらに備えている点においてのみ異なる。
【０１１０】
実施例４では、具体的には、実施例２と同様に準備工程（Ｓ１０）を実施して得られた窒化物半導体素子が形成されたウエハーについて洗浄工程（Ｓ４０）を実施した。洗浄工程（Ｓ４０）では、まずアセトンとエタノールとでそれぞれ１０分間ずつ超音波洗浄を実施した。その後、約４０ｗｔ％のフッ化アンモニウムを１に対して、約５０ｗｔ％のフッ化水素酸を４０の割合で混合したバッファードフッ酸中に、ウエハーを１分間浸して洗浄した後、超純水で５分間リンスを行なった。その後、実施例２と同様に、電極形成工程（Ｓ３０）を実施した。
【０１１１】
以上の工程（Ｓ１０〜Ｓ４０）を実施することにより、実施例４の窒化物半導体レーザ素子を製造した。実施例４の窒化物半導体レーザ素子は、図７に示す実施例２の窒化物半導体レーザ素子と同様の構成を備えていた。
【０１１２】
このようにして得られた窒化物半導体素子のコンタクト抵抗異常による素子不良率は、約６％未満であった。実施例４（実施の形態３）のｐ型窒化物半導体の製造方法によれば、電極とｐ型窒化物半導体との間のコンタクト抵抗異常による電圧異常を防止して素子の歩留まりを向上できることが確認できた。
【０１１３】
なお、実施例２〜４では、窒化物半導体装置として、窒化物半導体レーザ素子を例に説明したが、窒化物半導体レーザ素子以外の素子、たとえば、発光ダイオード、スーパールミネッセントダイオード、またはトランジスタ等にも適用できる。
【０１１４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法により製造されるｐ型窒化物半導体装置は、従来の窒化物半導体装置に比べてｐ型窒化物半導体のコンタクト抵抗が低いため、消費電力が低く、窒化物半導体装置全体として小型化、長時間駆動を実現することができる。そのため、本発明の窒化物半導体装置は、たとえば窒化物半導体レーザ素子、窒化物半導体発光ダイオード、窒化物半導体電子デバイス、窒化物半導体系トランジスタなどの半導体素子や、これらの半導体素子を用いた光ピックアップ装置、光磁気再生記録装置、高密度記録再生装置、レーザプリンタ、バーコードリーダ、プロジェクター、または白色ＬＥＤ光源などに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１におけるｐ型窒化物半導体の製造方法により製造される窒化物半導体を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるアニール処理装置を示す概略図である。
【図４】第１のガス供給装置の概略構成図である。
【図５】第２のガス供給装置の概略斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３におけるｐ型窒化物半導体の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】実施例２における窒化物半導体レーザ素子の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１１，２１  基板、１２  窒化物半導体、２０  窒化物半導体レーザ素子、２２  ＳｉＯ２誘電体膜、２３  ｐ電極、２４  ｎ電極、３０  窒化物半導体層、３１  ｎ型ＧａＮ層、３２  ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、３３  ｎ型ＧａＮ光ガイド層、３４  発光層、３５  中間層、３６  キャリアブロック層、３７  ｐ型ＧａＮ光ガイド層、３８  ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、３９  ｐ型ＧａＮコンタクト層、４０  アニール処理装置、４１  アニール炉、４２  サセプタ、４３  加熱装置、４４  アニール雰囲気ガス供給口、４５  パージガス供給口、４６  排気口、４７  真空装置、５０  第１のガス供給装置、５１  ガスボンベ、５３，６３  配管、５５，６５，６６  流量制御装置、６０  第２のガス供給装置、６１  第１のガスボンベ、６２  第２のガスボンベ、６３ａ  主管、６３ｂ  枝管、６３ｃ  接続部。
【図１】
2007299783.tif 000004
【図２】
2007299783.tif 000005
【図３】
2007299783.tif 000006
【図４】
2007299783.tif 000007
【図５】
2007299783.tif 000008
【図６】
2007299783.tif 000009
【図７】
2007299783.tif 000010